某工程大壩垂直位移監(jiān)測(cè)分析

潘宣何 袁國(guó)金

（湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙市 410014）

1 工程概況

某工程是一座以防洪為主，兼顧發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等多目標(biāo)開發(fā)的水利綜合樞紐，壩址控制流域面積3 000 km2。水庫(kù)具有年調(diào)節(jié)性能，總庫(kù)容14.39 億m3，正常蓄水位140 m。電站裝機(jī)容量120 MW，灌溉農(nóng)田0.36 萬hm2（5.4 萬畝），通航建筑物規(guī)模50 t 級(jí)。大壩為碾壓混凝土重力壩，屬Ⅰ等工程，壩頂高程148m，最大壩高88 m，壩軸線長(zhǎng)351 m。大壩共分18 個(gè)壩段，自左向右分別為：非溢流壩段、溢流壩段、廠房壩段、灌溉渠首組成。工程于2004年開工建設(shè)，2007年蓄水運(yùn)行。

大壩壩基位于石英砂巖地，巖體大部分為良質(zhì)地基，局部存在地質(zhì)缺陷，整體而言，左岸巖體差于右岸，表現(xiàn)為弱上風(fēng)化帶較厚，夾層性狀較差；河床左側(cè)比右側(cè)差，表現(xiàn)為巖體中裂隙密集帶發(fā)育、風(fēng)化加劇加深。為滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)5#、6#、12#等壩段的壩基巖體進(jìn)行了固結(jié)灌漿處理。

2 監(jiān)測(cè)方法及測(cè)點(diǎn)布置

大壩壩頂及上游基礎(chǔ)廊道、下游排水廊道布設(shè)有精密水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)大壩垂直位移。上游基礎(chǔ)廊道、下游排水廊道水準(zhǔn)觀測(cè)以6#壩段基礎(chǔ)廊道觀測(cè)室處的雙金屬標(biāo)L1 作為水準(zhǔn)工作基點(diǎn)；大壩壩頂水準(zhǔn)觀測(cè)是以位于右岸邊坡的水準(zhǔn)點(diǎn)L2 作為工作基點(diǎn)，采用最新控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果進(jìn)行外觀作業(yè)。壩頂及基礎(chǔ)廊道水準(zhǔn)工作基點(diǎn)均以右岸下游壩區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)BM1 進(jìn)行校測(cè)。

大壩基礎(chǔ)廊道布測(cè)17 個(gè)觀測(cè)測(cè)點(diǎn)，下游排水廊道布置15 個(gè)觀測(cè)測(cè)點(diǎn)；壩頂布置18 個(gè)觀測(cè)測(cè)點(diǎn)；壩體高程90 m 高程布設(shè)一條靜力水準(zhǔn)測(cè)線，觀測(cè)5#～14#各壩段相對(duì)6#壩段的相對(duì)位移；5#和12#壩基壩踵及壩趾處各埋設(shè)1 個(gè)基巖變形計(jì)。

3 垂直位移監(jiān)測(cè)分析

3.1 大壩基礎(chǔ)位移分析

大壩基礎(chǔ)位移于水庫(kù)蓄水前的2007年10月開始觀測(cè)，并取得首測(cè)值，監(jiān)測(cè)頻率為1～2 次/年。

3.1.1 上游基礎(chǔ)廊道

上游基礎(chǔ)廊道位移分布線如圖1 所示。蓄水初期，上游基礎(chǔ)廊道位移變化相對(duì)較大，各測(cè)點(diǎn)位移量介于（2.5～7.08）mm 之間（2009年11月），位移最小點(diǎn)位于1#壩段，最大位移點(diǎn)在11#壩段；當(dāng)蓄水水位達(dá)到138.26 m 水位時(shí)，上游基礎(chǔ)廊道位移量也變化不大，變幅在（1.18～2.92）mm 之間，變幅最大處位于壩中10#壩段，各測(cè)點(diǎn)位移量無明顯變化，上游基礎(chǔ)廊道沉降穩(wěn)定。

圖1 上游基礎(chǔ)廊道處位移分布

上游基礎(chǔ)廊道各測(cè)點(diǎn)位移沿壩軸線方向呈現(xiàn)壩中部位大，兩岸小，與壩體高度成正比例關(guān)系；右岸壩基邊坡相對(duì)較緩，位移變化也較平緩。

3.1.2 下游排水廊道

下游排水廊道位移分布線如圖2 所示。與上游基礎(chǔ)廊道類似，位移主要發(fā)生在蓄水初期及蓄水過程中，各測(cè)點(diǎn)位移量在（5.37～8.77）mm 之間（2009年11月），位移最小點(diǎn)位于最大位移位置在4#壩段；后期位移量變化相對(duì)較小，變幅在（1.62～4.39）mm 之間，變幅最大點(diǎn)位于壩中10#壩段，最大位移量13.16 mm；2012年12月后，下游廊道位移變化較小，基礎(chǔ)廊道沉降穩(wěn)定。

同理，下游排水廊道各測(cè)點(diǎn)位移沿壩軸線方向呈現(xiàn)壩中部大兩岸小的分布規(guī)律。

圖2 下游排水廊道處位移分布

3.2 壩頂位移分析

壩頂位移于水庫(kù)蓄水后的2009年1月起測(cè)，并取得初始觀測(cè)值。圖3 為壩頂位移過程線，圖4 為壩頂各壩段位移分布圖。

壩頂位移受氣溫影響大，水位影響相對(duì)較小。溫度上升時(shí)，壩頂上抬；溫度下降時(shí)，壩頂下降；水庫(kù)首次觀測(cè)處于氣溫相對(duì)較低時(shí)候，壩頂位移處于低值，夏季觀測(cè)時(shí)，壩頂抬升后，位移表現(xiàn)為負(fù)值，最大抬升量5.04 m。

對(duì)比氣溫相對(duì)較高時(shí)各測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)值，壩體總體呈沉降趨勢(shì)。2009年8月與2014年6月的壩頂垂直位移相比，變幅值在（0.07～4.54）mm；對(duì)比低溫季節(jié)觀測(cè)成果，壩頂沉降變幅在（0.12～4.65）mm，壩頂位移累計(jì)最大沉降量位于10#壩段，沉降量為4.65 mm。

從各壩段壩頂沉降分布看，中間壩段7#～12#的位移變化量相對(duì)較大，變化量在（1.86～5.57）mm 之間；兩邊壩段位移變化較小，變化量在（7.62～9.68）mm 之間。

3.3 相對(duì)垂直位移

圖3 壩頂位移過程線

圖4 壩頂各壩段位移分布

壩體高程90 m 廊道布設(shè)了一條靜力水準(zhǔn)測(cè)線，觀測(cè)5#～14#各壩段相對(duì)6#壩段的相對(duì)位移。2008年5月7日～7月24日采用人工觀測(cè)，實(shí)測(cè)各壩段相對(duì)沉降量在（-0.5～0.08）mm 之間；2010年4月24日采用自動(dòng)化系統(tǒng)觀測(cè)，靜力水準(zhǔn)實(shí)測(cè)相對(duì)位移極值統(tǒng)計(jì)如表1 所示。截止2014年12月31日，實(shí)測(cè)各壩段相對(duì)沉降量在（-2.42～1.30）mm 之間，相對(duì)沉降最大壩段位于10#壩段，抬升值最大壩段位于7#壩段。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：高程90 m 廊道各壩段之間沒有明顯不均勻沉降。

表1 壩體高程90 m 靜力水準(zhǔn)實(shí)測(cè)相對(duì)位移 mm

3.4 壩基基巖變形（表2）

表2 壩基基巖變形計(jì)實(shí)測(cè)變形

大壩蓄水前，壩基基巖變形變化量在（-1.45～0.91）mm 之間，這主要是由于壩體混凝土澆筑、固結(jié)灌漿及儀器誤差導(dǎo)致的； 水庫(kù)蓄水后，2007年10月～2014年12月31日各基巖變形變化量在（-0.4～0.17）mm 之間，變化量相對(duì)較小。說明基巖（15～20）m 范圍內(nèi)的沒有明顯變形。

4 結(jié) 語

（1）大壩基礎(chǔ)沉降主要發(fā)生在水庫(kù)蓄水初期和蓄水過程中，上游基礎(chǔ)廊道最大沉降量為9.96 mm，下游排水廊道最大沉降量為13.16 mm；沉降量較大的壩頂位于河床中部，兩岸岸坡漸小。

（2）壩頂位移受氣溫影響較大，溫度上升時(shí)，壩頂上抬；溫度下降時(shí)，壩頂下降。壩頂最大沉降量為4.65 mm；沉降量變幅較大區(qū)域主要集中在中間壩段。

（3）各壩段相對(duì)6#壩段的相對(duì)沉降較小，無明顯沉降現(xiàn)象。

（4）壩基基巖變化量較小，水庫(kù)蓄水后基巖變形穩(wěn)定。

[1] 張博等.豐滿大壩垂直位移監(jiān)測(cè)資料分析[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，32（6）:25-28.

[2] 鄧仕濤，廖明菊.樂灘水電站竣工安全鑒定大壩變形監(jiān)測(cè)資料分析[J].甘肅水利水電，2011，47（9）:20-22.

[3] 劉明軍.長(zhǎng)洲水利樞紐大壩外部變形觀測(cè)[J].人民長(zhǎng)江，2013，34（03）:53-59.